一、PCB板设计主要步骤是什么?
1、电路板设计的先期工作
1.1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表.当然,有些特殊情况下,如电路板比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表.
1.2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等.将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等.
2、画出自己定义的非标准器件的封装库
建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件.
3、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的板框含中间的镂空等
3.1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,板层参数,布线参数等等.大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改.
3.2、规划电路板,主要是确定电路板的边框,包括电路板的尺寸大小等等.在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘.对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard中调入.
注意-在绘制电路板地边框前,一定要将当前层设置成Keep Out层,即禁止布线层.
4、打开所有要用到的PCB库文件后,调入网络表文件和修改零件封装
这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路板设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路板的布线.
在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题.因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装.
当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装.
5、布置零件封装的位置,也称零件布局
Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局.如果进行自动布局,运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令,你需要有足够的耐心.布线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式.用鼠标选中一个元件,按住鼠标左键不放,拖住这个元件到达目的地,放开左键,将该元件固定.Protel99在布局方面新增加了一些技巧.新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐.使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件,然后旋转、展开和整理成组,就可以移动到板上所需位置上了.当简易的布局完成后,使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件.
提示-在自动选择时,使用Shift X或Y和Ctrl X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向.
注意-零件布局,应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑.先布置与机械尺寸有关的器件,并锁定这些器件,然后是大的占位置的器件和电路的核心元件,再是外围的小元件.
6、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定
假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区.对于大板子,应在中间多加固定螺丝孔.板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔,有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘,最好在原理图中就加上.将过小的焊盘过孔改大,将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等.
放好后用VIEW3D功能察看一下实际效果,存盘.
7、布线规则设置
布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则,可通过Design-Rules的Menu处从其它板导出后,再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置,按个人的习惯,设定一次就可以.
二、PCB板设计的热设计原则:
1、温度敏感的元器件(电解电容等)应该尽量远离热源.
对于温度高于30oC的热源,一般要求:
在风冷条件下,敏感元器件离热源距离不小于2.5mm;
在自然冷条件下,离热源距离不小于4mm.
2、风扇不同大小的进风口和楚风口将引起气流阻力的很大变化(风扇的入口越大越好).
3、对于可能存在散热问题的元器件和集成电路芯片等来说,应尽量保留足够的放置改善方案的空间,目的是为了放置金属散热片和风扇等.
4、对于能够产生高热量的元器件和集成电路芯片等来说,应把它们放在出风口或者利于对流的位置.
5、对于散热通风设计中的大开孔来说,一般可以采用大的长条孔来代替小圆孔或者网格,降低通风阻力和噪声.
6、在进行PCB的布局过程中,各个元器件之间、集成电路芯片之间或者元器件与芯片之间应该尽可能地保留空间,目的是利于通风和散热.
7、对于发热量大的集成电路芯片来说,一般尽量将他们放置在主机板上,目的是为了避免底壳过热.如果将他们放置在主机板下,那么需要在芯片与底壳之间保留一定的空间,这样可以充分利用气体流动散热或者放置改善方案的空间.
8、对于PCB中的较高元器件来说,设计人员应该考虑将他们放置在通风口,但是一定要注意不要阻挡风路.
9、为了保证PCB中的透锡良好,对于大面积铜箔上的元器件焊盘,要求采用隔热带与焊盘相连;而对于需要通过5A以上大电流的焊盘,不能采用隔热焊盘.
10、为了避免元器件回流焊接后出现偏位或者立碑等现象,对于0805或者0805以下封装的元器件两端,焊盘应该保证散热对称性,焊盘与印制导线的连接部分的宽度一般不应该超过0.3mm.
11、对于PCB中热量较大的元器件或者集成电路芯片以及散热元件等,应尽量将它们靠近PCB的边缘,以降低热阻.
12、在规则容许之下,风扇等散热部件与需要进行散热的元器件之间的接触压力应尽可能大,同时确认两个接触面之间完全接触.
13、风扇入风口的形状和大小以及舌部和渐开线的设计一定要仔细,另外风扇入风口外应保留3~5mm之间没有任何阻碍.
14、对于采用热管的散热解决方案来说,应尽量加大和热管接触的相应面积,以利于发热元器件和集成电路芯片等的热传导.
15、空间的紊流一般会产生对电路性能产生重要影响的高频噪声,应避免其产生.
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